热门试卷

1930年，科学家发现：在真空条件下用粒子轰击Be时，会产生一种贯穿能力强且不带电、质量与质子很接近的粒子和另一种原子核。

（1）写出这个过程的核反应方程；

（2）若该种粒子以初速度v0与一个静止的C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速率为v1，运动方向与原运动方向相反。求C核与该粒子碰撞后的速率。

【选修3-5选做题】

静止的锂核63Li俘获一个速度为8×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氮核42He，它的速度大小是8×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同，求反应后产生的另一个粒子的速度。

正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。

（1）PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高度质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程。

（2）PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。质子质量为m，电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。

（3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。

1919年卢瑟福用α粒子撞击核发现了质子。

(1)写出这个核反应的方程式___________。

(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止的核，它们暂时形成一个整体（复合核），随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核，已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV。那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的动能至少要多大？

(3)英国物理学家威耳逊在1911年发明了“云室”，带电粒子在云室中运动时，可以显现出运动的径迹。把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察它们运动的径迹，如果质子和α粒子运动的径迹相同（电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行）。求：质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？

【选修3-5选做题】

已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，He核的质量为3.0150u。

（1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程；

（2）计算上述核反应中释放的核能；

（3）若两氘核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少?

氘核的质量为2.0136u ，氦3的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．两个氘核聚变成一个氦3

(1)写出核反应方程．

(2)计算两个氘核聚变释放的能量．

(3)计算1kg氘完全聚变为氦3所释放的能量．这能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(煤的热值为3.344×107J/kg)

在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出，中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在。

（1）中微子与水中11H的核反应，产生中子（10n）和正电子（0+1e），即中微子，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是

[     ]

A．0和0

B．0和1

C．1和0

D．1和1

（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_____________J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_____________。

（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。

放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。

（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年。试写出此核反应方程。

（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？

天文学家测得银河系中氨的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。

（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。

（2）研究表明，银河系的年龄约为，每秒钟银河系产生的能量约为（即）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量。（最后结果保留一位有效数字）

（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要、生成途径作出判断。（可能用到数据：银河系质量约为，原子质量单位1，l u相当于1.5×的能量，电子质量，氦核质量，氢核质量，中微子质量为零）